Pohľad do histórie cystickej fibrózy

Kategória: O cystickej fibróze | 0

Metódy molekulárnej genetiky odhadujú, že mutácia ΔF508 vznikla pred desaťtisícami rokov. Prví pacienti s CF teda žili už v dávnej minulosti, akonáhle sa mutácie CF génu v ľudskej populácii rozšírili natoľko, že bolo možné zdediť mutovaný CF gén od oboch rodičov.

Je tiež dokázané, že takéto rozšírenie nemohlo vzniknúť náhodne. Jedinci, ktorí mali iba jednu kópiu zmutovaného génu museli mať určitú evolučnú výhodu – lepšie prežívali a mali viac potomkov. Tento jav sa označuje ako heterozygotná výhoda a je známy aj pri niektorých ďalších ochoreniach genetického pôvodu.

Aký bol, alebo je charakter tejto výhody je doteraz predmetom vedeckej diskusie. Častým dôvodom heterozygotnej výhody je zvýšená odolnosť voči infekčným ochoreniam. V prípade CF niektorí vedci navrhli, že heterozygoti mohli byť odolnejší voči cholere, tieto tvrdenia však vychádzali skôr z teoretických predpokladov a boli spochybnené. V každom prípade sa kvôli tomuto evolučnému tlaku CF stala najrozšírenejším závažným geneticky podmieneným ochorením na svete.

Napriek tomu, že CF existuje desaťtisíce rokov, z pohľadu medicínskej vedy vedy je to relatívne “nové“ ochorenie. Je zrejmé, že veľká väčšina pacientov zomierala v dávnejšej minulosti krátko po narodení – zrejme v prvom roku života. Jednotlivé príznaky CF boli opisované postupne a až neskôr bola rozpoznaná ich spojitosť a pôvod. Určité stopy, ktoré naznačujú znalosť niektorých príznakov CF, je možné nájsť v stredoveku,  zdrojom sú ľudové povedačky a dobová (umelecká) literatúra.

Pravdepodobne prvou zmienkou z vedeckého prostredia, ktorá zrejme opisovala CF, bola pitva ktorú uskutočnil profesor Pieter Pauw v roku 1595 v Holandskom Leidene. V záznamoch z pitvy sa okrem iného uvádza “o 11 ročnom dievčati, ktoré sme pitvali, sa hovorí, že bola počarovaná … jej srdce plávalo v jedovatej tekutine zelenej farby … príčinou smrti bol zvláštne opuchnutý pankreas … “.  Významný lekár, ktorý vedecky opísal niektoré príznaky u pacientov s mekóniovým ileom, ktorí mohli mať CF, bol Karel Rokytanský, pôvodom z Hradca Králové, ktorý pôsobil ako profesor na Viedenskej Univerzite. V roku 1905 profesor Karl Landsteiner ako prvý opísal mekóniový ileus a v roku 1936 publikoval švajčiarsky lekár Guido Fanconi nálezy, ktoré spájali anatomické zmeny  pankreasu s bronchiektáziami.

Významným prielomom v poznaní ochorenia bol článok Dorothy Hansine Andersen v American Journal of Diseases of Children, publikovaný v roku 1938. Andersen prvá použila termín “cystická fibróza pankreasu“, poukázala na spojitosť ochorenia pankreasu s pľúcnym ochorením a vyslovila predpoklad, že príčinou je autozomálne recesívna dedičná porucha. Andersen tiež začala so substitučnou enzymatickou liečbou. V tomto období bol uvedený aj alternatívny názov “mukoviscidóza“, ktorého autorom je Dr. Sydney Faber z Bostonu. Pointou nového názvu pre ochorenie malo byť zdôraznenie základého defektu, ktorý spočíval v tvorbe hustého hlienu. Termín “mukoviscidóza“ je dodnes bežne používaný najmä v nemeckom a francúzskom jazyku.

V klinickej praxi sa však poznatky o CF šírili pomaly. Viac informácii o CF sa v medicínskej literatúre začalo objavovať až v 50-tych rokoch. Prvé klinické centrá kde sa začala sústreďovať starostlivosť o CF pacientov boli Babies Hospital of New York (kde pracovala aj Dorothy Andersen) a Boston`s Children Hospital. Ďalším významným objavom spojeným s Babies Hospital of New York, bolo zistenie, že pot CF pacientov má omnoho vyššiu koncentráciu chloridov, čo následne viedlo k uľahčeniu diagnostiky – vývoju potného CF testu.

Ako sa zvyšoval počet pacientov a aj záujem lekárov o CF, v 60-tych rokoch začali vznikať prvé organizácie zamerané na CF. Prvá pacientská CF organizácia vznikla v roku 1960 v Kanade, Britský Cystic Fibrosis Research Trust bol založený v roku 1964 a Americká Cystic Fibrosis Foundation 1965. 1969 bolo prvé zasadanie European Working Group for Cystic Fibrosis, z ktorej sa neskôr vyvinula European Cystic Fibrosis Society (ECFS). Významnou osobnosťou v tomto období bol profesor Shwachman, ktorý publikoval o CF množstvo odborných článov a výsledkov výskumu. Shwachman napríklad prvý krát opísal v r. 1961 u CF pacientov nasálne polypy. Shwachman bol tiež prvý lekár, ktorý sa vo väčšom rozsahu venoval liečbe CF dospelých pacientov, z 1700 pacientov ktorých liečil malo 65 vek nad 17 rokov (v roku 1965). Bežne používaným antibiotikom v tom období bol tetracyklín a CF pacienti boli vystavení jeho častému aj preventívnemu používaniu. To viedlo k objavu jedného zo známych vedľajších účinkov tetracyklínu – trvalému zafarbeniu zubov do žlta, čo bolo prvý krát opísané práve u CF pacientov. V priebehu 60-tych rokov bolo do klinickej praxe zavedené významné mukolytikum N-acetylcystein.

Od roku 1970 sa začali organizovať v Európe medzinárodné medicínske konferencie o CF. Častou komplikáciou liečby sa v 70-tych rokoch stala renálna insuficiencia, keďže vtedy bežne používané antibiotiká – aminoglykozidy boli nefrotoxické. Taktiež začalo byť zrejmé, že poškodenie pankreasu pri CF môže viesť vo vyššom veku k diabetu. Témou na ktorú sa sústredila pozornosť bola aj výživa pacientov a vzťah stavu výživy k vývoju ochorenia. Celkovo pokračoval trend nastolený v 60-tych rokoch, keď sa stále väčší počet pacientov dožíval dospelosti, aj keď ich podiel bol zatiaľ menej ako 50 %. Prehľad a porovnanie situácie prezentovala Margaret Mearns, z Londýnskej Queen Elizabeth Hospital for Children, ktorá bola v tom období jednou z vedúcich autorít v problematike CF.

historia_13Survivalcurve
Prehľad veku dožitia CF pacientov publikovaný v r. 1974, autorka Margaret Mearns

Do tej doby nastal viditelný pokrok v liečbe, ale ani počas 70-tych rokov nebolo známe čo je základným defektom ktorý spôsobuje ochorenie. Boli známe patologické zmeny v metabolizme elektrolytov (solí), ale okrem toho veľmi málo čo by objasňovalo patogenézu. V snahe objasniť túto záhadu sa medicínsky výskum neraz uberal aj nesprávnym smerom. Špekulovalo sa že ochorenie vyvolávajú tzv. “CF faktory“. Napríklad niektorí vedci tvrdili, že sa im podarilo izolovať tzv. Liebermanov faktor, ktorý mal vraj zvyšovať produkciu hlienu. Ďalšia nesprávna možnosť o ktorej sa uvažovalo že mohla vyvolávať ochorenie bola znížená tvorba proteolytických enzýmov. Všetko sa ale zmenilo v 80-tych rokoch, bolo to obdobie keď veda urobila v poznaní CF zásadný pokrok. Tento pokrok ale treba vnímať v kontexte iných vedeckých objavov v biochémii a molekulárnej genetike, ktoré umožnili aplikovať nové výskumné postupy. Úvahy o spojitosti vysokej vyskozity hlienu a abnormálnej absorbcie sodíka sa prvý krát objavili na kongrese o CF v Toronte, 1980. Krátko na to vedci z University of North Carolina dokázali že bunky u CF pacientov majú patologicky zmenenú funkciu transportu chloridov. Na tejto sérii objavov sa významne podielal aj profesor Paul Quinton z University of California, ktorý bol sám CF pacientom. Quinton robil mikroperfúzne experimenty potných žliaz epitelilálnych buniek, na ktoré použil bunky zo svojho predlaktia a experimentáolne preukázal zníženú priechodnosť pre chloridové ióny, v patofyziologickom kontexte vysvetlil príčiny vedúce k vysokému obsahu chloridov v pote. Profesor Quinton je považovaný za prvého vedca, ktorý jasne definoval základný patofyziologocký defekt pri CF a tým objasnil podstatu ochorenia. Tieto poznatky Quinton publikoval v roku 1983 v prestížnom vedeckom časopise Nature.

 

historia_2PaulQuinton
Profesor Paul Quinton, ktorý sám trpel cystickou fibrózou, objasnil podstatu ochorenia
 

historia_lapChiTsui2

Profesor Lap Chi Tsui identifikoval gén CFTR, spôsobujúci CF

 

V tomto období sa začalo aj s hľadaním génu, ktorý je príčinou CF. Keďže defektný protein nebol známy, postupovalo sa metódami tzv. reverznej genetiky s použitím genetických markerov. Na tomto genetickom výskume sa podielalo veľké množstvo vedcov a taktiež farmaceutická spoločnosť Collaborative Research, najväčšie zásluhy sa pripisujú profesorovi Lap Chi Tsui, ktorý vtedy pracoval v Hospital for Sick Children v Toronte. Lap Chi Tsui  najprv v roku 1985 určil, že CF gén sa nachádza na siedmom chromozóme a v roku 1989 jeho tím gén identifikoval a pomenoval Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR).

Praktickým prínosom po identifikácii CF génu bol vývoj genetickej diagnostiky, ktorá umožnila jednoznačné potvrdenie ochorenia a uľahčila genetické poradenstvo. Počas 90-tych rokov boli do terapie zavedené nové lieky, ktoré sa ukázali byť obrovským prínosom – rekombinantne produkovaný Pulmozyme a antibiotiká – inhalovateľný tobramycín  (TOBI) a azytromycín. Taktiež sa na trh dostali kvalitnejšie prípravky substitučnej pankreatickej liečby (Kreon). Krátko po objavení CFTR sa začalo s výskumom génovej terapie – možnosťou nahradenia mutovaného génu funkčnou kópiou, pričom sa uvažovalo o retrovírusoch ako o vektoroch, ktoré by do buniek dopravili “zdravý“ gén. Do tohto výskumu sa zapojilo množstvo vedcov.  Známa je napríklad štúdia ktorú viedol Mitch Drumm a a podielal sa na nej aj  Lap Chi Tsui z roku 1990.

Okrem retrovírusov sa uvažovalo aj o použití lipozómov, čo skúmal napríklad Steve Hyde z University of Oxford, publikoval v 1993 v Nature. V tomto období sa z vedeckého pohľadu stáva CF určitým modelovým, až prominentným genetickým ochorením skutočnosť, že bola pomerne dobre preskúmaná priťahovala pozornosť ďaľších vedcov, pretože predstavovala príležitosť pre prelomové objavy v molekulárnej biológii. Výskumné články o CF sa od tohto obdobia často objavujú v najprestížnejších vedeckých časopisoch Nature, Cell a Science. Jedným z takých prielomov bolo aj vyvinutie zvieracieho modelu začiatkom 90-tych rokov – myši s defektným CF génom, čo umožnilo množstvo ďalších pokusov. Experimentálne výsledky skorých štúdii s génovou terapiou boli pomerne povzbudivé, laboratórne a na tkanivových kultúrach podarilo do buniek vniesť správnu kópiu génu. To vyvolávalo značný optimizmus a presvedčenie že vývoj liečby základného defektu je blízko a nástrojom bude génová terapia. Tento prístup sa však ukázal ako problematický, tak pri CF ani pri iných genetických ochoreniach v súčastnosti, viac ako 20 rokov od začiatku vývoja, neexistuje klinický postup založený na génovej úrovni. Vyvinúť vektor, ktorý by nie iba na úrovni bunkových kultúr, ale skutočného organizmu dokázal transportovať správne kópie CFTR do bunkových jadier sa ukázalo byť zatiaľ neprekonateľným problémom. Prvá významná klinická štúdia s génovou terapiou pre CF sa začala až v roku 2012. Pokroky v sekvenovaní DNA počas 90-tych rokov urýchlili objavovanie nových mutácií a to následne predstavovalo možnosti pre skúmanie dovtedy nepoznaných dimenzií spojených s CF ako napríklad výskumu v oblasti populačnej genetiky. V tomto období sa dostáva do popredia problém s mikrobiálnymi infekciami Pseudomonas aeruginosa a  Burkholderia cepacia. Poznanie, že infekcie sa môžu prenášať medzi pacientami viedli k postupnému zavedeniu radikálnych a dodnes kontroverzných opatrení, ktoré znamenali zamedzenie spoločenského kontaktu medzi pacientami a úprave ich denného režimu. Viacmenej to znamenalo koniec organizovaných stretnutí a spoločných akcií pacientov, ako napríklad rekreačných pobytov, ktoré boli dovtedy bežné a obľúbené. Jedným z vedcov, ktorí sa zaslúžili o pochopenie šírenia infekcií bol profesor John LiPuma.

V 90-tych rokoch sa výrazne zlepšila situácia a vyhliadky pre pacientov aj vo východnej Európe. Vývoj v liečbe dovtedy vo všeobecnosti zaostával, keďže neboli k dispozícii moderné lieky a do určitej miery bol obmedzený kontakt so zahraničím a výmena informácií o nových liečebných postupoch. Prvé pacientske organizácie tu začali vznikať v 80-tych rokoch. Napríklad Polské pacientske CF združenie sa sformovalo v r. 1987, ale vo väčšine východoeurópskych krajín sa tak stalo až v 90-tych rokoch. Český Klub nemocných cystickou fibrozou bol založený v 1992. Prvá organizácia CF pacientov v SR bol Klub cystickej fibrózy, ktorý vznikol v 1995 a o 10 rokov neskôr vzniklo druhé združenie Priatelia slaných detí. Taktiež sa v 90-tych rokoch začali formovať CF-centrá, ktoré boli v západných krajinách štandardom už o desaťročia skôr.

V roku 2002 prvý krát vyšiel Journal of Cystic Fibrosis, medicínsky časopis venovaný výhradne CF medicínskemu výskumu a od roku 2004 sa začala organizovať ďalšia konferencia o CF, ktoré je zameraná na základný výskum ochorenia (ECFS Basic Science Conference). Začiatkom nového milénia boli viditeľné úspechy v liečbe, veľká časť pacientov boli už dospelí. Vo väčšine krajín po roku 2010 počet dospelých pacientov prvý krát prekročil počet pacientov v detskom veku. Tiež lepšia diagnostika a zavedeníe plošného neonatálneho skríningu viedli k zvyšovaniu počtu pacientov. Vyvstala potreba prispôsobiť klinickú starostlivosť potrebám dospelých pacientov, napríklad vysporiadať sa s komplikáciami ktoré sú bežné u CF vo vyššom veku (diabetes, osteoporóza, aspergilóza). Tiež sa lekári už bežnejšie stretávajú s tehotenstvom u CF pacientiek. Oproti pokrokom stoja aj nové hrozby, ako napríklad antibiotická multirezistencia.

Najvýznamnejšou udalosťou posledného obdobia je uvedenie prvého lieku, ktorý ovplyvňuje základný defekt – ivacaftoru (Kalydeco) v roku 2012. Ivacaftor sa zatiaľ používa iba na liečbu nie príliš rozšírenej mutácie G551D, ale spolu s ďalším liekom – lumacaftorom prebiehajú v súčasnosti klinické štúdie, ktoré naznačujú účinnosť lieku (alebo kombinovanej terapie) pri najrozšírenejšej mutácii ΔF508. Kalydeco sa však určite nestane koncom histórie cystickej fibrózy, aj ak by sa podarilo eliminovať základný defekt, nemôže odstrániť rôznorodé komplikácie a chronické poškodenia u súčasných pacientov.

 

historia_current_trials
Niektoré významné v súčasnosti prebiehajúce klinické štúdie a nové lieky (www.cff.org)